Záznam a modulace mozkové aktivity prostřednictvím chronicky implantovaných stimulačních elektrod (PDNeuroGAIT)

Tento projekt se snaží využít nejnovější technologické inovace pro monitorování a chronickou modulaci motorických a nervových stavů, aby bylo možné komplexně charakterizovat deficity chůze u PD a objasnit zlepšení, která přináší různé parametry DBS.

Výsledná pozorování vytvoří přesné porozumění, které otevře nové cesty pro návrh klinicky relevantních DBS strategií pro lokomotorické deficity založených na důkazech.

Pokroky v používání neurálních implantátů pro elektrickou neuromodulaci hlubokých mozkových struktur otevírají jedinečnou příležitost pro sondování funkce dysfunkčních okruhů u pacientů trpících různými neurologickými poruchami.

Akutní experimenty s použitím implantátů hluboké mozkové stimulace (DBS), buď v intraoperačním uspořádání nebo krátce po operaci během takzvaných „externalizačních“ fází, rozšířily naše chápání neurálních signatur, které jsou základem různých motorických a nemotorických motorické symptomy a pomohly optimalizovat terapeutické parametry pro lepší řešení takových poruch.

Například terapie DBS u Parkinsonovy choroby (PD) byly v posledních desetiletích zdokonalovány na základě experimentů, které synergicky (i) zkoumaly a odhalovaly výsledky pohybového výkonu v reakci na měnící se parametry stimulace, (ii) identifikovaly základní nervový biomar. -kery ze záznamů lokálních potenciálů pole a dokonce (iii) testované strategie s uzavřenou smyčkou, které se v reálném čase přizpůsobují aktuálním specifickým požadavkům pacienta.

Tyto pokroky byly většinou aplikovány (a byly úspěšné pro) zlepšení motorických příznaků horní končetiny, jako je třes, bradykineze nebo rigidita, které vykazují rychlé dynamické reakce na změny v neuromodulaci (v rozsahu minut) a které mohou být studováno v kontextu jednoduchých motorických úkolů s použitím upoutaných technologií, zatímco pacienti bezpečně sedí nebo leží. Tyto podmínky umožnily ladit, ladit a optimalizovat parametry na základě jednoduchých snadno měřitelných hodnot motorické dysfunkce a mezitím zaznamenávat nervové signály s minimálními artefakty souvisejícími s pohybem.

Bohužel tyto jednoduché experimentální podmínky neplatí pro studium axiálních motorických znaků, jako je lokomoce:

• Za prvé, deficity chůze jsou mnohostranné a vysoce rozměrné: Poruchy se neomezují pouze na pohyby nohou, ale také kriticky ovlivňují koordinaci dolních a horních končetin, oscilace trupu a pánve, držení těla a rovnováhu. Jejich charakterizace tak vyžaduje multimodální snímací technologie a analytické metody schopné zachytit všechny tyto aspekty současně.
• Za druhé, vznik klíčových deficitů (např. zmrazení chůze) vyžaduje behaviorální úkoly, které jsou fyzicky náročnější a potenciálně riskantní, často zahrnují vícenásobné opakování krokování tam a zpět na delší vzdálenosti nebo v prostředí, které se podobá každodenním činnostem. Pacienti tedy musí být ve stabilním zdravotním stavu a technologie musí umožňovat bezdrátově zaznamenávat motorické a nervové stavy.
• A konečně, modulace nervových obvodů řídících chůzi má podstatně pomalejší dynamiku v reakci na změny v DBS (až několik hodin10) než ty, které kontrolují funkci horní končetiny, což vyžaduje, aby byly protokoly monitorování a ladění časově nataženy, aby byly takové změny náležitě zachyceny.

Tyto požadavky kriticky poukazují na potřebu studovat a vymýšlet nové terapie deficitů chůze v chronickém stavu pomocí multimodálních technologií, které mohou současně zaznamenávat nervové a motorické stavy na dálku, v reálném čase a po dlouhou dobu.

Tento projekt se snaží využít nejnovější technologické inovace pro monitorování a modulaci motorických a nervových stavů chronicky, s cílem komplexně charakterizovat deficity chůze u PD, zatímco pacienti vykonávají řadu činností každodenního života, a objasnit zlepšení, která přináší různé parametry DBS. .

V minulých letech několik studií navrhlo nová stimulační paradigmata zaměřená na lepší zacílení nervových okruhů, které kontrolují funkci dolních končetin během chůze11. Strategie se například snažily kombinovat různé frekvence DBS nebo cílit na další anatomické cíle. Všechny zdůrazňovaly slibné, ale zdaleka ne přesvědčivé výsledky. K dnešnímu dni zůstávají relevantní přístupy k terapeutické intervenci nejasné a základní mechanismy z velké části neznámé. Pacienti stále trpí celoživotními vysilujícími potížemi s chůzí, které vážně ovlivňují jejich každodenní mobilitu a nezávislost: často se cítí nejistě, když opustí svůj domov kvůli vysokému riziku zranění souvisejících s pádem, vyžadují osobní asistenci a obecně sledují kvalitu svého života výrazně snížena.